CN1176271C - 一种用于变压器绝缘纸的抗高温老化助剂的应用 - Google Patents
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Abstract
一种用于变压器绝缘纸的抗高温老化助剂的应用。先把一种葡甘聚糖添加在纯木浆内,抄纸后干燥至一定程度,葡甘聚糖再和一种或多种含氮化合物复配,以一定方式添加在湿部,最后干燥。照此抄出的绝缘纸抗高温老化性能优良,且不污染变压器油,不影响绝缘性能。
Description
技术领域
本发明属于一种抗高温老化助剂在变压器绝缘纸生产中的应用。
背景技术
纯木浆用于变压器绝缘纸有较好的机械强度,但变压器在投入运行以后,其中的绝缘纸处于较高温度的环境中,纤维素链逐渐降解断裂,以及由于绝缘纸浸在变压器油中,变压器油在高温状态下会分解出酸或其它化学成分破坏了绝缘纸,两种因素使绝缘纸的机械强度大幅度下降。如何改善天然纤维纸性能,提高其耐热性,多年来不断有研究成果发表。US2535960用丙烯腈改性天然纤维,在碱性催化剂作用下,生成氰乙基化纤维,使天然纤维穿上一层含氮的隔热服,从而提高耐热性,经氰化处理的绝缘纸使用温度可提高20℃,缺点是丙烯腈易水解生成氰乙醇等水解产物而消耗大量丙烯腈,造成醚化效率低,且严重污染的废水必须进行有效的处理。US 3102159用三聚氰胺和双氰胺来提高纤维中氮含量,从而提高热稳定性。这种单独使用含氮化合物来提高热稳定性,虽然也有效果,但效果有限。
发明内容
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明用于变压器绝缘纸的抗高温老化助剂的应用,其特征是包括以下几个步骤:①以一种葡甘聚糖为助剂添加在纯木浆内;②抄纸并干燥至纸的水分含量为20%~80%重量;③将葡甘聚糖和一种或多种含氮化合物复配成复配助剂;④将所述复配助剂采用喷涂、浸渍或涂刷的方式添加于纸张湿部;⑤烘干水分,得到抗高温老化的变压器绝缘纸。
在上述应用中,先在纤维分子中添加一种葡甘聚糖,通过氢键、离子键来增加纤维分子间的结合点,以提高纸张的机械强度,然后再将葡甘聚糖与一种或多种氮化合物复配,复配后的助剂再采用涂刷、浸渍、喷涂的方式添加在纸上,它通过氢键、离子键的作用,比单独使用含氮化合物能更好地结合在纤维分子链间(或成纸的表面),提供合理含量的抗热元素氮,从而大幅度提高绝缘纸的耐热性能。
上述葡甘聚糖助剂是按绝干浆重量的0.1~3%添加在浆内,低于0.1%,则提高机械强度有限,高于3%,则纸的脆性增大,撕裂度反而降低。
我们发现,绝缘纸中氮的含量是一个重要因素。上述复配助剂按绝干浆的1~30%在湿部添加,使绝缘纸中的氮含量保持在1.6~3.8%,氮含量过低,则热稳定性较低,氮含量超过3.8%,并不使热稳定性进一步提高,随着氮含量进一步增加,热稳定性反而下降。
上述复配助剂添加的部位在纸中水分含量为20~80%(重量)的地方,太湿的部位,添加助剂后,刚成型的纸会被重新溶成纸浆,且随水流失率高;如果在完全干燥部分添加助剂,助剂不容易结合到纸上,且要增加干燥成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
例1:把葡甘聚糖按绝干浆的0.5%添加在纯木浆内,用ZQJ纸样抄取器抄成60g/m2定量的纸,预烘干至含30%(重量)水分。把葡甘聚糖和三聚氰胺、聚丙烯酰胺按1∶2∶2重量比复配,用水溶解至固含量为10%的助剂,把此助剂用涂刷的方式按绝干浆的25%添加到预烘干水分的绝缘纸上,烘干水分,得到抗高温老化绝缘纸。
进行抗高温老化实验:把上述抄好的绝缘纸放在真空管中,真空管中插有铜丝以加速老化,密闭真空管,升温至105℃真空干燥5小时以抽干水分,吸入25#变压器油于真空管中至完全覆盖绝缘纸,加热至150℃,经过7天老化实验,得到的绝缘纸经过恒温、恒湿处理24小时后,测试出的机械性能见表1。
例2:按照例1,纯木浆内不添加任何助剂,用ZQJ纸样抄取器抄成60g/m2定量的纯木浆纸,预烘干至含30%(重量)水分,把1∶1重量比的三聚氰胺、聚丙烯酰胺10%固含量溶液按绝干浆的20%用涂刷的方式添加到预烘干的纸上,经老化试验,测试出的机械性能见表1。
例3:按照例1,调整复配助剂中葡甘聚糖和三聚氰胺、聚丙烯酰胺重量比分别为1∶1∶1、1∶4∶4、1∶6∶6,元素分析测试出其中的氮含量,经老化试验,测试出的机械性能见表2。
例4:按照例1,调整葡甘聚糖在纯木浆内添加量分别为绝干浆的0、0.5%、4%,经老化试验,测试出的机械性能见表3。
例5:按照例1,把添加了葡甘聚糖后抄好的纸预烘干至含水分7%、30%、70%、86%(重量),经老化试验,测试出的机械性能见表4。
表1本助剂和单独含氮化合物助剂抗热老化试验数据对比
氮含量(%) | 抗张强度(KN/m2) | 撕裂度(mN) | 耐破度(Kpa) | |||||||
老化前 | 老化后 | 保留率(%)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(%)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(%)* | ||
例1 | 1.9 | 5.51 | 5.39 | 97.8 | 690 | 667 | 96.7 | 489 | 425 | 86.9 |
例2 | 2.0 | 4.32 | 4.12 | 95.4 | 770 | 693 | 90.0 | 406 | 343 | 84.5 |
表2不同氮含量绝缘纸抗热老化试验数据对比
氮含量(%) | 抗张强度(KN/m2) | 撕裂度(mN) | 耐破度(Kpa) | |||||||
老化前 | 老化后 | 保留率(%)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(%) | 老化前 | 老化后 | 保留率(%) | ||
未加助剂 | 0 | 5.10 | 4.57 | 89.6 | 750 | 547 | 72.9 | 408 | 310 | 75.9 |
例1 | 1.9 | 5.51 | 5.39 | 97.8 | 690 | 667 | 96.7 | 489 | 425 | 86.9 |
例31∶1∶1比例 | 1.1 | 5.61 | 4.66 | 83.0 | 670 | 627 | 93.6 | 475 | 415 | 87.4 |
例31∶4∶4比例 | 3.7 | 5.73 | 5.83 | 101.7 | 707 | 680 | 96.1 | 503 | 440 | 87.5 |
例31∶6∶6比例 | 4.6 | 5.81 | 5.52 | 95.0 | 693 | 627 | 90.5 | 520 | 420 | 80.8 |
表3不同葡甘聚糖浆内添加量抗热老化试验数据对比
葡甘聚糖浆内添加量(%) | 抗张强度(KN/m2) | 撕裂度(mN) | 耐破度(Kpa) | ||||||
老化前 | 老化后 | 保留率(%)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(%)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(%)* | |
0 | 5.22 | 5.05 | 96.7 | 670 | 641 | 95.7 | 463 | 401 | 86.6 |
0.5 | 5.51 | 5.39 | 97.8 | 690 | 667 | 96.7 | 489 | 425 | 86.9 |
4 | 5.70 | 5.43 | 95.3 | 590 | 525 | 89.0 | 493 | 428 | 86.8 |
表4不同水分含量处添加复配助剂抗热老化试验数据对比
水分含量(%) | 抗张强度(KN/m2) | 撕裂度(mN) | 耐破度(Kpa) | ||||||
老化前 | 老化后 | 保留率(%)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(%)* | 老化前 | 老化后 | 保留率(%)* | |
7% | 5.70 | 5.31 | 93.2 | 670 | 587 | 87.6 | 515 | 385 | 76.7 |
30% | 5.51 | 5.39 | 97.8 | 690 | 667 | 96.7 | 489 | 425 | 86.9 |
70% | 5.73 | 5.38 | 93.9 | 670 | 667 | 99.5 | 493 | 435 | 88.2 |
86% | 5.65 | 5.24 | 92.7 | 660 | 558 | 84.5 | 485 | 368 | 75.9 |
注:*保留率=老化后/老化前,反映老化后机械强度保留率。
Claims (5)
1、一种用于变压器绝缘纸的抗高温老化助剂的应用,其特征是包括以下几个步骤:①以一种葡甘聚糖为助剂添加在纯木浆内;②抄纸并干燥至纸的水分含量为20%~80%重量;③将葡甘聚糖和一种或多种含氮化合物复配成复配助剂;④将所述复配助剂采用喷涂、浸渍或涂刷的方式添加于纸张湿部;⑤烘干水分,得到抗高温老化的变压器绝缘纸。
2、根据权利要求1所述用于变压器绝缘纸的抗高温老化助剂的应用,其特征是:所述步骤①中所述助剂按绝干浆重量的0.1~3%在浆内添加。
3、根据权利要求1所述用于变压器绝缘纸的抗高温老化助剂的应用,其特征是:所述步骤③中所述复配助剂的含氮化合物是三聚氰胺、三聚氰二胺、双氰胺、聚乙烯胺、聚丙烯酰胺、三乙醇胺中的一种或多种。
4、根据权利要求1所述用于变压器绝缘纸的抗高温老化助剂的应用,其特征是:所述步骤③中所述复配助剂葡甘聚糖对含氮化合物的重量比为1∶4~10;
5、根据权利要求1所述用于变压器绝缘纸的抗高温老化助剂的应用,其特征是:所述步骤④中所述复配助剂按绝干浆的1%~30%添加。
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